富盛铅锌矿井下通风降温方法的研究

论文摘要

井下高温严重影响作业人员的工作效率及身心健康,甚至会导致一些重大矿井事故的发生,给矿井安全生产及日常管理带来极大的威胁。矿井降温技术研究愈来愈成为国内外矿山安全研究的一个重要领域。矿井降温技术研究涵盖领域广阔（包括井下通风降温、人工制冷降温、局部洒水降温、局部压缩空气膨胀降温、局部进风流预冷降温等）,其中以井下通风降温技术研究为主要方向。本文以矿井通风降温为目标,以富盛铅锌矿井下降温工程为主要研究对象,运用矿井通风学理论、热力学理论和空气动力学理论,首先对岩石的热力学性质进行探讨,之后对井下通风降温和局部降温的方法及其效果进行了研究及交叉对比。本文在借鉴已有研究成果的基础上,做了如下研究工作：1、本文探讨了岩石的热力学性质及其抑温方法。通过分析岩石热力学参数及其影响因素,从控制热源角度,探讨降温的机理及方法。2、本文探讨了井下通风井巷传热公式的修正公式。在局部阻力和正面阻力较大井巷,对经典井巷传热公式进行修正,使得计算原理、过程和结果更贴合实际,更有利于统筹矿井通风网络布局。同时,本文分析了缩小井巷断面以减小围岩散热与扩大井巷断面以降低风压损耗之间的矛盾。将井巷通风摩擦阻力计算公式与井巷热传导公式结合,以井巷断面周长为关联参数,尝试推导了损耗风压与井巷温度之间的关系式。在达到降温要求的前提下,该关系式为优选风机提供了一定理论依据。3、本文将井巷传热公式与自然风压计算公式结合,从深井传热角度探讨了求解自然风压的方法。当进回风井温度恒定,则自然风压趋向稳定,机械通风有利于诱导形成稳定的从入风侧向排风侧的正向自然风压,此时可以根据所求自然风压数值,适当调小扇风机功率,以达到节能目的。4、本文探讨了将热因素嵌入通风网络解算的一种方法。空气在一段井巷受热膨胀引发热阻力,本文参照井巷通风摩擦阻力及摩擦风阻的关系,通过分析热阻力计算公式,探讨热阻概念及计算公式,最后将热阻引入通风网络,分析它对网络分风的影响。5、本文分析了压缩空气膨胀降温方法在一段井巷或中段的应用,并探讨其经济效果。首先类比探讨了确定等焓线、等焓线方程以及选择压缩机最优高压点的方法；之后结合富盛铅锌矿实际,以贯穿三个中段的人行井作为研究对象,以压气膨胀为关键点,结合井巷传热方程,分两种思路研究压缩空气膨胀对一段井巷或中段的降温效果。6、本文探讨了洒水降温作业的洒水量解算方法和降温效果分析方法,并针对湿度过高的问题提出控制措施。对某些临近低温水源的热害矿井,若其取水、排水均较为方便,则可以考虑应用洒水作业实现降温目的,但洒水作业易使井内湿度过高。所以本文在探讨降温洒水量的同时,也分析了井巷湿度控制的方法。7、本文以井下通风降温为主要技术手段,辅助以局部压缩空气膨胀降温、局部洒水降温,较为综合全面地研究了富盛铅锌矿的井下高温问题。通过工程实施,全矿平均温度由33.70℃降至26.30℃；1496中段2#运输井巷温度由28.07℃降至26.89℃；人行井温度由28.0℃降至27.32℃；1550中段回采面和备采面温度保持为26.40℃,湿度保持为0.0082kg/kg;1550、1526中段运输井巷温度保持为25.40℃,湿度保持为0.0120kg-kg。井下通风降温技术在富盛铅锌矿的应用,取得了较好的降温效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 插图和附表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 现状总述
• 1.2.2 岩石的热力学特征
• 1.2.3 通风降温技术研究现状
• 1.2.4 局部降温技术研究现状
• 1.3 论文研究内容及思路
• 1.4 本章小结
• 第二章 岩石热力学性质简介
• 2.1 岩石传热方式
• 2.1.1 岩石导热机理
• 2.1.2 岩石对流传热机理
• 2.2 岩石热力学参数及其影响因素
• 2.2.1 岩石的导热率
• 2.2.2 岩石的比热容
• 2.2.3 井巷放热系数
• 2.3 岩石热力学抑温思路
• 2.4 本章小结
• 第三章 局部阻力和正面阻力较大井巷通风降温方法
• 3.1 经典井巷传热公式计算需风量
• 3.1.1 经典井巷传热公式
• 3.1.2 公式解释
• 3.2 井巷传热公式中的沿程阻力功
• 3.3 井巷传热公式修正公式
• 3.3.1 井巷传热公式中的局部阻力功和正面阻力功
• 3.3.2 井巷传热公式修正公式
• 3.3.3 通风方法修正温度偏差
• 3.4 本章小结
• 第四章 通风系统降温方法
• 4.1 建立有效的降温通风系统
• 4.1.1 进回风井布局
• 4.1.2 协调风机选型与井巷控温的矛盾
• 4.1.3 实例
• 4.2 合理利用自然风压通风
• 4.2.1 自然风压一般算法
• 4.2.2 自然风压热力学算法
• 4.3 热因素嵌入网络解算
• 4.3.1 热阻力的形成
• 4.3.2 通过热阻力探讨热阻
• 4.3.3 将热阻嵌入通风网络
• 4.3.4 实例
• 4.4 本章小结
• 第五章 压缩空气膨胀辅助降温方法
• 5.1 等焓膨胀
• 5.1.1 基本原理
• 5.1.2 等焓膨胀最优高压点的选定
• 5.2 回采面压缩空气辅助降温
• 5.3 大风量巷段压缩空气辅助降温
• 5.3.1 思路分析
• 5.3.2 将压缩空气膨胀视为热源
• 5.3.3 不将压缩空气膨胀视为热源
• 5.4 节省风量分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 洒水辅助降温方法
• 6.1 水的吸热
• 6.2 回采工作面洒水降温作业
• 6.2.1 回采面降温洒水量
• 6.2.2 洒水后回采面含湿量
• 6.3 矿车内矿石洒水降温作业
• 6.3.1 单节矿车矿石片面洒水量
• 6.3.2 N节矿车矿石实际洒水量
• 6.3.3 洒水后井巷含湿量
• 6.4 空气湿度控制方法
• 6.5 本章小结
• 第七章 富盛铅锌矿井下通风降温应用
• 7.1 概述
• 7.1.1 富盛铅锌矿概况
• 7.1.2 现场测试情况及井下通风系统的初步调整方案
• 7.1.3 有待研究的问题
• 7.2 1496m中段2#运输平巷问题的解决办法
• 7.2.1 参数汇总
• 7.2.2 热源计算与焓值分析
• 7.2.3 利用修改前后井巷传热公式求井巷末端温度
• 7.2.4 工程解决办法
• 7.3 人行井降温办法
• 7.3.1 参数汇总
• 7.3.2 无膨胀降温时的井巷末端温度
• 7.3.3 膨胀降温时的井巷末端温度
• 7.3.4 节省风量分析
• 7.3.5 工程解决办法
• 7.4 1550m回采面、备采面洒水办法
• 7.4.1 参数汇总
• 7.4.2 洒水量计算
• 7.4.3 洒水后回采面含湿量
• 7.5 1550m、1526m中段运输巷道矿石洒水办法
• 7.5.1 参数汇总
• 7.5.2 洒水量计算
• 7.5.3 洒水后井巷含湿量
• 7.5.4 湿度控制方法研究
• 7.5.5 工程解决办法
• 7.6 富盛铅锌矿降温效果及设备汇总
• 7.7 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 进一步研究展望
• 8.2.1 通风手段降温
• 8.2.2 非通风手段降温
• 致谢
• 参考文献
• 附录